ensaio_metal
P. 1ensaio_metalensaio_metalRatings: (0)|Views: 59|Likes: 2Published by Rodrigo PereiraMore info:Published by: Rodrigo Pereira on Feb 07, 2011Copyright:Attribution Non-commercialAvailability:Read on Scribd mobile: iPhone, iPad and Android.download as PDF, TXT or read online from ScribdFlag for inappropriate content|Add to collectionSee moreSee lesshttps://www.scribd.com/doc/48380472/ensaio-metal01/29/2013pdftextoriginalSectionsO ensaio metalográfico no controle de qualidadeNormas Utilizadas em MetalografiaMacrografiaCorteEmbutimentoLixamentoPolimentoAtaqueTexturasAvaliação do teor de carbono pela micrografiaMicrodurezaO ENSAIO METALOGRÁFICO NO CONTROLE DA QUALIDADEAndré Luís de Brito Baptísta
UFF / EEIMVR - Laboratório de Metalografia
Ângelo Rosestolato Soares
UFF / EEIMVR - Sistemas Computacionais
Spectru Ltda - Divisão Instrumental Científico
O ENSAIO METALOGRÁFICO NO CONTROLE DE QUALIDADE NORMAS UTILIZADAS EM METALOGRAFIA MACROGRAFIA EXTRAÇÃO E SELEÇÃO DA AMOSTRA CORTE EMBUTIMENTO LIXAMENTO POLIMENTO ATAQUE INCLUSÃO MICROCONSTITUÍNTES TEXTURAS METALOGRAFIA QUANTITATIVA PROPORÇÃO DE FASES) (TAMANHO DE GRÃO E
AVALIAÇÃO DO TEOR DE CARBONO PELA MICROGRAFIA MICRODUREZA
Genericamente o Controle de Qualidade de um produto metalúrgico pode ser: dimensional estrutural Dimensional, como o próprio nome indica, é aquele que se preocupa em controlar um determinado produto em geral acabado ou semi-acabado, quanto às suas dimensões físicas. Este campo também é denominado de Metrologia. O controle estrutural preocupa-se com o material que forma a peça, sua composição, propriedade, estrutura, aplicação, etc. Classifica-se em: a) Ensaios físicos: destrutivos e não destrutivos b) Análise química. c) Ensaio metalográfico. d) Ensaios especiais.
Verificações elementares Para se ter uma idéia aproximada da natureza de certos materiais metálicos ou de como certas peças foram fabricadas, pode-se usar os seguintes exames elementares: a) b) c) d) e) Aspecto da superfície. Aspecto da fratura. Ação da lima. Centelhas ao esmeril. Atração pelo imã, sonoridade, etc.
Estes exames elementares são rápidos, econômicos e dão ao analista experimentando uma série de informações básicas. Entretanto, com o incremento da tecnologia, um controle mais severo tornou necessário o exame em laboratório, com outros meios, ou seja, com máquinas, aparelhos ou instrumentos que forneçam, de preferência, um valor numérico que servirá para o confronto com normas e especificações. Este procedimento constitui um critério justo e seguro na avaliação das qualidades dos materiais, contribuindo para a correção dos defeitos e para melhoria da qualidade. Ambos os controles, na oficina e no laboratório, se completam perfeitamente.
O exame metalográfico procura relacionar a estrutura íntima do material às propriedades físicas, ao processo de fabricação, etc. Pode ser: Macrográfico
Consiste no exame do aspecto de uma superfície plana seccionada de uma peça ou amostra metálica, devidamente polida e atacada por um reagente adequado. Por seu intermédio tem-se uma idéia de conjunto, referente à homogeneidade do material, à distribuição e natureza de falhas, impurezas; ao processo de fabricação. Para a macrografia o aço é o material de maior interesse. Algumas das heterogeneidades mais comuns nos aços são as seguintes: vazio, causado pelo resfriamento lento; segregação, causadas pelas impurezas e outros metais; dendritas, formação de grãos de vários tamanhos; trincas, devido às tensões excessivas no resfriamento.
Técnica macrográfica – o primeiro passo consiste em saber qual o fim visado e o que se deseja obter. Para isto necessita-se de um corpo de prova escolhido e preparado com critério. A técnica do preparo de um corpo de prova de macrografia abrage as seguintes fases: Escolha e localização a ser estudada, a qual ficará a critério do analista, que será guiado na sua escolha pela forma, pelos dados que se quer obter e por outras considerações da peça em estudo. Um corte transversal permitirá verificar: a natureza do material (aço, ferro fundido); seção homogênea ou não; forma e intensidade da segregação; posição, forma e dimensões das bolhas; forma e dimensões dos dendritas; existência de restos do vazio; profundidade da têmpera, etc. Um corte longitudinal será preferível quando se quiser verificar: se uma peça é fundida, forjada ou laminada; se a peça foi estampada ou torneada; solda de barras; extensão de tratamentos térmicos superficiais. Etc. Preparação de uma superfície plana e polida na área escolhida – compreende duas etapas: a) O corte que é feito com serra ou com cortador de disco abrasivo adequado; quando este meio não é viável, recorre-se ao desbaste, que é praticado com esmeril comum até atingir a região que interessa. Todas estas operações deverão ser levadas a cabo com o devido cuidado, de modo a evitar encruamentos locais excessivos, bem como aquecimento a mais de 100ºC em peças temperadas, pois estes fenômenos seriam mais
Após cada lixamento a superfície deve ser cuidadosamente limpa a fim de que o novo lixamento não fique contaminado com resíduos do lixamento anterior. em direção normal aos riscos já existentes. 1. De acordo com o material e com a finalidade do exame. a superfície denota por vezes algumas particularidades tais como: restos do vazio. Estas observações são de grande utilidade prática. reativo Fry. a natureza. Qualquer preparação depende igualmente do material da amostra. Neste estágio. Ataque da superfície preparada – Para por em evidência outras heterogeneidades.
Consiste no estudo dos produtos metalúrgicos. passa-se sucessivamente para lixa de granulação mais fina.tarde postos em evidência pelo ataque. Deve-se tomar cuidados especiais para não arredondar as arestas dos corpos de prova. sob pena de se ter um tempo de preparação excessivo. b) O polimento é iniciado com lixa. permitindo observar a granulação do material. Esta deve representar a peça em estudo. forma. A área da amostra a ser examinada não deveria exceder de 1 a 2 cm2. grandes inclusões. sempre mudando a direção de 90º. reativo Heyn. adulterando a conclusão do exame. para isto não deve sofrer qualquer alteração em sua estrutura. a técnica de lixamento e polimento deve ser adaptada à mesma. quantidade e distribuição dos diversos constituintes ou de certas inclusões. trincas. com o auxílio do microscópio. reativo de ácido clorídrico. Embutimento da amostra
. têm-se diversos reativos: reativo de iodo. etc. é indispensável proceder-se a um ataque comparativo químico. ou a formação de novos grãos por recristalização devem ser evitados. Um aquecimento demasiado (acima de 100°C). Técnica micrográfica – a técnica do preparo de um corpo de prova de micrografia abrange as seguintes fases: Preparação da amostra O primeiro passo para a obtenção de um bom resultado é a escolha e preparação adequada da amostra. deformações plásticas (em metais moles). porosidades. falhas em soldas. reativo de ácido sulfúrico.
da pressão do trabalho e da velocidade de lixamento surgem deformações plásticas de toda a superfície por amassamento e um aumento de temperatura. b) impedem a infiltração das soluções em poros e fendas. Para isto. evita que corpos de prova com arestas rasguem a lixa e o pano de polimento. b) úmido: este processo facilita o lixamento. pois podem dar origem a uma imagem falseada. o que influencia bastante na observação microscópia (facilita a observação dos bordos. d) Riscos profundos que surgiram durante o lixamento. 2.A necessidade do embutimento de amostras metalográficas é de grande importância em micrografia. Por isso o requerimento primordial da técnica micrográfica de lixamento é: a) Escolha adequada do material de lixamento em relação à amostra e ao tipo de exame final. Inclusões duras se desgastam menos. e) Metais diferentes não devem ser lixados sobre a mesma lixa. através de aditivos específicos. De acordo com a dureza da amostra. evitando aquecimento e a formação de poeira no ar. O lixamento pode ser: a) seco: a amostra é lixada diretamente sobre a superfície da lixa. que ficam planos). Estes fatores devem ser evitados ao máximo. após um certo tempo são arrancadas da superfície e a depressão resultante é preenchida com pó ou então exageradamente ampliada. b) a quente – quando a amostra é embutida em materiais termoplásticos por meio de prensas. modando de direção (90°) em cada mudança de lixa até desaparecerem os traços da lixa anterior. começa-se por lixar a amostra em lixas de granulação cada vez menor. Lixamento ou pré-polimento O lixamento é essencialmente o processo de preparação de uma superfície lisa e plana da amostra metalográfica para o subsequente polimento. pois além de facilitar o manuseio de peças pequenas. c) Na mudança de lixas deve-se limpar perfeitamente a superfície da amostra. pois um polimento demorado em geral não resolva. bem como evita o abaulamento dos corpos de prova durante o polimento. c) a dureza pode ser adaptada à dureza do material a ser embutido. O embutimento com resinas sintéticas apresenta ainda as seguintes vantagens: a) são neutras em relação as soluções de ataque. de preferência devem ser eliminados por novo lixamento.
. b) A superfície deve estar sempre rigorosamente limpa isenta de líquidos e graxas que possam provocar reações químicas na superfície. O embutimento pode ser: a) a frio – quando se usa resinas sintéticas de polimerização rápida.
Aconselha-se sempre usar lixas do mesmo fabricante. quando a amostra é trabalhada manualmente no disco de polimento. os seguintes cuidados devem ser observados: a) Escolha adequada do material de polimento em relação em relação à amostra e ao tipo de exame final. Para se obter uma superfície perfeitamente polida. Para isto. principalmente. Apesar de ter sido recebido com desconfiança em relação aos materiais heterogêneos. inferior àquele existente no local de depressões. O polimento pode ser: a) mecânico – quando se usa uma politriz fixa ou motorizada. esta fixa-se no pano e o mesmo pode ser regenerado de tempos em tempos eliminando-se o material retirado das amostras. d) automático: o trabalho monótono de lixamento é substituído poe este processo. gastando-se mais estes pontos. aço inoxidável austeníticos). c) Na mudança dos panos ou feltros de polimento. Polimento Consiste na obtenção de uma superfície isenta de risco. Pode-se assim comparar diversas amostras sobre as mesmas condições.c) manual: quando a amostra é trabalhada pelo analista diretamente sobre a lixadeira. apresentando esta úlyima geralmente velocidade variável. No caso da pasta de diamante. Sendo a distancia no local de protuberâncias. b) eletrolítico – neste processo. Diversas amostras são presas em suportes e lixadas sobre a ação de cargas variáveis. e automático quando a amostra são fixadas em dispositivos especiais e polidas sobre a ação de cargas variáveis. isenta de poeira de vestígio do polimento anterior. obtém-se assim uma superfície plana. pois uma numeração idêntica não é uma garantia suficiente para se obter os mesmos resultados. As vantagens do processo são economia de tempo e de trabalho e a não formação de camadas superficiais deformadas (principalmente para metais moles. variação do teor de óxido de ferro. b) A superfície deve estar sempre rigorosamente limpa. óxido de cromo. a fim de não provocar riscos. descoberto por Jacquet em 1935. Como o material de polimento tem-se óxido de alumina ou alumina ( natural ou sintética). As lixas normalmente são de carbeto de silício. as irregularidades de superfície são alisadas quando a amostra funciona como ânodo dentro de um banho eletrolítico. são as causas destas diferenças. inicia-se por polir a amostra com material de granulação cada vez menor. o processo
. do modo a se obter uma imagem clara ao microscópio. O tamanho dos grãos diminui com o aumento deste número. entre ânodo e cátodo. pasta de diamante os quais são aplicados sobre panos especiais ou feltros. com granulação classificada em grupos. deve-se limpar perfeitamente a superfície da amostra. O polimento mecânico pede ser ainda manual. a passagem da corrente faz-se com maior facilidade. O tratamento diferente da matéria-prima e. 1.
Sobre o disco tem-se ainda a pasta especial para o polimento.) Para este grupo de materiais.desenvolveu-se també1m para estes. pois o ataque desigual da superfície geralmente não tem grande importância. cobre. c) Metais especiais ( metais preciosos. etc. Em média. Solução de ácido pícrico a 4% em álcool etílico – Picral. A escolha do tipo de polimento – Os materiais podem ser divididos em três grupos principais de acordo com o método de polimento mais indicado: a) Materiais homogêneos comuns (aço. alumínio e ligas) Este grupo de materiais pode normalmente ser melhor polido por meio do polimento mecânico (método do diamente). Solução de picrato de sódio. Porém. a amostra funciona como ânodo. o polimento mais indicado é o polimento eletro-mecânico. Após o ataque lava-se imediatamente a superfície atacada com álcool e em seguida efetua-se a secagem. A duração do ataque depende da concentração de reativo e da natureza e textura da amostra. 5. passando da pasta de diamante ao processo eletrolítico. ou combinado. ligas de cobre. Reativos comumente usados Solução de ácido nítrico a 1% em álcool etílico – Nital. etc. passando-se primeiramente um pequeno chumaço de algodão umedecido com álcool e depois um jato de ar quente à superfície. Neste caso tem-se o disco giratório (cátodo) mergulhado no eletrólito. c) Mecânico eletrolítico – este pode ser alternado. b) Materiais heterogêneos (ferro fundido.
.) Para estes tipos de materiais usa-se o polimento eletrolítico. Ataque da superfície preparada O ataque é feito agitando-se a superfície polida mergulhada no reativo posto numa pequena cuba. tungstênio. a duração do ataque para ferro fundido e aços comuns é de 5 a 15 segundos. deve-se dar um tratamento especial durante o polimento mecânico do alumínio e suas ligas. podendo ainda ser usado o polimento mecânico (pasta de diamante).
in a Metallographic Section (ALA Grain Size). Using Semiautomatic and Automatic Image Analysis A 247–67 (1990) Graphite in Iron Castings. Determining
E 768– 80 (1985) E 175 E 456 ASTM E 44 ASTM E 1268 – 88 ASTM E 340 – 87 ASTM E 407 – 70 ASTM E 384 – 89 ASTM E 3 – 80 ASTM E 112 – 88 ASTM E 45 – 87 ASTM E 562 – 89
Volume Fraction Determining
Count. Avarage. Evaluating the Microstructure of E 1245 – 89 E 1122 – 92 Inclusion Content of Steel and Other Metals by Automatic Image Analysis. Determining Inclusion Content of Steel. Estimating the Depth of
Grain Observed.Normas Utilizadas em Metalografia
E 1181 – 87 E 1077 – 91 E 930 – 92 Characterizing Duplex Grain Sizes Descarburization of Steel Specimens.
. Average. Preparing and Evaluating Termilogy of Microscopy Termilogy Relating to Quality and Statistics Definitions of Terms Relating to Heat Treatment of Metals Microstructures. Largest. Estimating E 1382 – 91 Grain Size. Assessing the Degree of Banding or orientation of Macroetching and Alloys Microetching Metal and Alloys Microhardness of Materials Preparation of Metallographic Specimens Grain Size. Determining Obtaining JK Inclusion ratings Using Automatic Image Analysis Specimens for Automatic Inclusion Assessment os Steel.
Determinação de Macroinclusões pelo Método de Fratura Azul Aço Fundido e Ferro Fundido – Amostragem e Preparação de amostras Aço fundido e ferro Fundido – Coleta de Amostras Aço Inoxidável – Tratamento Térmico Aços – Determinação da Profundidade de Descarbonetação Amostragem e Preparação de Amostras de Ferro – Gusa Amostragem e Preparação de Amostras de Aços Forjados Coleta de Amostras de Ferro – Gusa Coleta de Amostras de Ferroligas e outras Adições Metálicas Coque – Determinação Quantitativa da Textura por Microscopia Óptica Coque – Termos Relativos à Análise de Textura por Microscopia Óptica – Terminologia
.ASTM E 7 – 92b
ASTM E 883 – 86 Metallographyc Photomicrography DIN 17.014 ABNT – 8108 ABNT – 9208 ABNT – 7555 ABNT – 11568 ABNT – 6339 ABNT – 8653 ABNT MB03218 ABNT MB00747 ABNT MB01101 – II ABNT MB01101 – I ABNT PB00578 ABNT MB03189 ABNT MB00573 – II ABNT NB 1227 ABNT MB00573 .I ABNT MB00463 – I ABNT MB03544 ABNT TB00406 Heat Treatment of Ferrous Metals Ataque com Reativos Metalográficos em Ligas Não Ferrosas Determinação dos Níveis de Microinclusões Revelação do Grão Austenítico Determinação de Tamanho de Grão de Materiais metálicos Determinação da Temperabilidade Jominy em Aço Metalografia e Tratamentos Térmicos e Termoquímicos das Ligas Ferro – carbono Aço – Análise por Macroataque Aço .
Preparo e Esterilização de Materiais em Laboratório Morfologia de Grafita em Ferro Fundido Planos de Amostragem e Procedimentos para Qualificação de Componentes. Fundidos. baseados na Taxa de Falhas Qualidade Tabelas de Valores da Dureza Vickers (HV) para Materiais Metálicos Tabelas de Valores de Dureza Brinell (HB) para Materiais Metálicos Terminologia – Princípios e Métodos – Harmonização de Conceitos e Termos Tratamentos Térmico e Termoquímico de Ferro Fundido Terminologia – Princípios e Metódos – Elaboração e Apresentação de Normas e Terminologia Ferroligas – Amostragem e Preparação de Amostras – Regras Gerais Aço para Cementação – Avaliação Microscópica de Estrutura Bandeada
. Forjados e Laminados Ferro Fundido – Avaliação da Tendência ao Coquilhamento Ferro Fundido – Determinação do Número e Tamanho das Células Eutéticas Ferro Fundido Nodular e Ferro Fundido Maleável – Contagem de Nódulos de Grafita Guia para Inspeção por Amostragem no Controle e Certificação de Qualidade Inoculante para Ferro Fundido – Avaliação da Perda de Eficiência Lavagem.ABNT NB01232 ABNT MB01342 ABNT MB01511 ABNT MB01512 ABNT NB00309 ABNT MB01510 ABNT NB01295 ABNT EB01151 ABNT NB00671 ABNT TB00245 ABNT PB00671 ABNT PB00672 NBR 13790 NBR 13187 NBR 13789 NBR NMISO 03713 NBR 13286
Ensaio Visual em Soldas.
Profundidade e uniformidade da carbonetação. preparação da superfície ( lixamento). Aquecimento não superior a 100ºC. Homogeneidade da secção. análise de cordão de solda. Profundidade de descarbonetação. Intensidade da segregação. facilitar a micrografia e determinar a região crítica para análise detalhada. documentação.
3) PREPARAÇÃO DA SUPERFÍCIE
Cuidados : Mudança da estrutura. Inclusões.
PREPARAÇÃO DA AMOSTRA escolha da secção a ser estudada.
Longitudinal processos de fabricação. Existência de restos de vazios. interpretação dos resultados.Macrografia
OBJETIVO Obter uma informação ampla da peça. Pressão excessiva ( encruamento)
. caldeamento. ataque com reagente químico adequado.1) Escolha da secção:
Transversal Naturezas do material. Forma de disposição das bolhas. Profundidade de têmpera.
800 máx. Regiões com maior quantidade de inclusões não metálicas. Regiões temperada ou temperadas e revenidas. • Variação de estrutura ( deformação a frio). 400. textura acicular. • Variação de cristalização ( granulometria grosseira. Quanto a composição química atacam mais: Regiões com maior teor de carbono. Pode ser quanto a forma: • • • Imersão Aplicação Impressão direta
Quanto ao tempo: • • Longo ou profundo Rápido ou superficial
Quanto a temperatura: • • A frio A quente Interferem no comportamento do ataque:
• Variação da composição do material ( concentração de impurezas). Granulação grosseira.
Quanto a estrutura atacam mais: Regiões encruadas. gradiente térmico). Ataque químico:
Em função de variações estruturais ou químicas o material vai ser mais ou menos atacado. Regiões com maior teor de fósforo.-
Lixamento :
100. 200. principalmente enxofre e fósforo.
sofrem um ataque profundo escurecendo mais. desaparecem com um leve repolimento. • Regiões com granulação grosseira. retira-se todo o ataque. • Regiões encruadas. ficam mais brilhantes que o resto da amostra após um repolimento. 6.) REATIVO NECESSÁRIO PARA EFETUAR O ATAQUE MACROGRÁFICO
. com o polimento. • Regiões ricas em impurezas. aparecem como mosaicos de lado escuro ( parte clara e parte escura). serve para definir o defeito: • Regiões ricas em carbono.5) IDENTIFICAÇÃO Técnica de polimento. principalmente inclusões de S e P. repolimento e ataque. permanecendo assim mesmo após um leve polimento. • Regiões com têmpera branda ou temperadas e revenidas.
. forma e dimensões das bolhas. ocasionados por quedas. *Usinagem . *Serrar . entortamentos. antes do evento que deu motivo ao estudo. • A forma e intensidade de segregação. desgastes. ou durante o transporte. marcas punçonadas. corrosões. que será guiado em sua escolha pela forma da peça. SELEÇÃO DA AMOSTRA 1) OBJETIVO
Escolher e localizar a secção a ser estudada. enferrujamento.
. porosidades. com os que possam ter sidos ocasionados pela aplicação de ferramentas para retirar a peça de onde estava instalada. etc. como o aspecto da fratura. gripamentos. se o objetivo é verificar: • A natureza do material: aço. vestígios de soldas. é preciso muita atenção para não confundir aqueles que possivelmente já existiam na peça. • Se a secção é inteiramente homogênea ou não. ou então. • A posição. a existência de marcas de pancadas.2.
2. rebarbas.
2. Far-se-á de preferência um corte transversal. etc. polimentos locais. *Oxi-corte . e que podem conduzir a alguma pista para as investigações.1) Na macrografia A escolha e localização da secção intervém a critério do operador. antes de determinar cortes ou extração de amostras ou de corpos de prova. pelos dados que ele quer colher e por outras considerações. azulamento por aquecimento.Extração e seleção da amostra
EXTRAÇÃO DA AMOSTRA : Pode ser por : *Quebrar . *Estampagem . Na apreciação dos sinais encontrados.2) Rotina da Seleção da amostra 2. trincas.1) Cuidados a Observar: Em qualquer hipótese é altamente prudente proceder a um exame detido da peça sob diversos pontos de vista. ferro fundido.
• Se a peça sofreu cementação. • No caso de ferramentas de corte. • A profundidade da têmpera. a profundidade e regularidade desta. os corpos de prova devem ser representativos das condições existentes. a localização do corpo de micrografia é em geral indiferente. é freqüentemente. eles podem ser tirados de qualquer parte da peça. Far-se-á um corte longitudinal se preferível quando se quer verificar: • Se uma peça é fundida.2) Na micrografia A localização do corpo ou dos corpos para micrografia em peças grandes. caso julgue de interesse um exame mais detalhado dessas regiões. • Se a peça foi estampada ou torneada. devem-se tomar seções do metal na vizinhança dessa fratura. Quando se trata de uma peça pequena é ela diretamente seccionadas. 2.2. • Certos detalhes de soldas de chapas (secção transversal à solda). • A regularidade e a profundidade de partes coquilhadas de ferro fundido. as posições disponíveis para o exame são necessariamente limitadas. conforme se deseje. • Como se processou um caldeamento de topo. para fins de comparação. • A solda de barras. • Se um tubo é inteiriço. de modo que estes corpos de prova ofereçam as maiores possibilidades na determinação de sua causa. depende do fim a que se destina o ensaio. feita após o exame macrográfico.
3) Amostragem A posição de onde é tirado um corpo de prova a fim de ser usado para um estudo metalográfico. a espessura e regularidade das camadas caldeadas (secção perpendicular ao gume). Outra seção deve ser tomada a alguma distância da fratura. forjada ou laminada. não for e revelar anomalias ou heterogeneidades. caldeado ou soldado. o observador poderá localizar corpos de prova em vários pontos. • A existência de restos do vazio. Para atingir esse fim. porque. Se a peça deve voltar ao serviço. Se deve ser feito estudo de uma fratura. se o aspecto for homogêneo.
. calçadas.• A forma e dimensões das dendritas. • Eventuais defeitos nas proximidades de fraturas. • A extensão de tratamentos térmicos especiais. Se deve ser feito um exame geral sem o cuidado da preservação da amostra. se porém. etc. etc.
para exame. tratamento térmico e qualquer outro dado necessário a um completo histórico. é muito maior que o tempo necessário para o polimento de 4 corpos de prova de ½ polegada ( 12. incluindo ainda a localização das amostras. se transversal.5 cm para o lado do quadrado ou diâmetro do círculo ). O tamanho dos corpos de prova deve ser mantido dentro dos limites razoáveis ( 1 a 2.4 cm2 ). representando o espaço disponível no suporte. pela área superficial do corpo de prova. de modo que durante o seu polimento não exista tendência à produção de cantos arredondados ou facetas suplementares. e pela espessura que deve ser menor que qualquer outra dimensão. análise química.
.7 mm ) de lado. a direção de laminação ou forjamento. um número capaz de identificar a seção que foi tomada. longitudinal ou em ângulo.Deve ser organizado um fichário com o máximo de informações sobre ao ensaios realizados. Isto é geralmente governado pela construção do microscópio. pois o tempo gasto em polir uma polegada quadrada ( 6.
tungstênio .
2) CONDIÇÕES GERAIS Pode ser : *Manual . etc . 3) Material : Óxido de aluminio (Al2O3) . etc . *Granulometria dos grãos abrasivos .Corte
1) OBJETIVO: Cortar o corpo de prova do tamanho e formato desejado. *Natureza do material aglutinante . latão . *À seco .
4) Precauções : *Aquecimento excessivo do material . *Automático . cobre e suas ligas . açosferramentas . *À úmido . aço carbono doce e extra-doca . aços refratários de alta tenacidade . Corte Abrasivo : Discos de corte : *Natureza do abrasivo . não-metálicos duros . urânio . aços tratados . titânio . zircônio e suas ligas . Carbeto de silício (SiC) . aços de construção . 5) Indicações : Al2O3 para corte de materiais ferrosos : -Aços duros e semi-duros . magnésio . rochas . bronze . ferro fundido maleável . *Porosidade do disco . cerâmicas . *Proporção abrasivo/aglutinante . *Introdução de deformações plásticas e mecânicas na superfícieda amostra . aço inoxidável ferrítico e austenítico . *Arrancamento de cavaco . refratários. SiC para corte de metais não-ferrosos e metais não-metálicos : -Alumínio . *Abrasivo . Regra básica para escolha do disco :
8) Recomendações na operação de corte metalográfico : 1 .Depois de terminar o corte da amostra. Não se deve armazenar o disco de corte abrasivo úmido. 7 .Pressão excessiva do disco de corte contra a amostra pode causar quebra ou desgaste prematuro do disco abrasivo e queima da amostra. deve proporcionar lubrificação adequada para a amostra e para o disco de corte.Corte em material duro = disco mole Corte em material mole = disco duro 6) Refrigeração : Durante o processo de corte de amostras é muito importante ter um eficiente sistema de refrigeração para reduzir o aquecimento e evitar alteração da estrutura da amostra. 9) Dimensões de corpo de prova
. 7) Proporção lubrificante/água : * Fornecedor 1:10 * Prática 1:20 à 30 .A escolha incorreta do disco de corte pode causar queima da amostra ou o desgaste excessivo do disco abrasivo. para eliminar a umidade retida. O líquido refrigerante utilizado.Insuficiente irrigação do líquido refrigerante sobre o conjunto pode causar problemas de queima na amostra e desgaste acentuado do disco abrasivo. como também evitar a corrosão da cortadora. 2 . o disco ainda está com umidade excessiva.A fixação correta do disco de corte e da amostra são fatores importantes para se evitar quebra e desgaste do disco abrasivo e também a queima da amostra.Cuidar para que o armazenamento do disco de corte seja em ambiente seco. 4 .: O ideal é ter baixa oxidação com boa refrigeração .O disco de corte abrasivo é frágil e não tem boa resistência a choques mecânicos. portanto não desligue a máquina e deixe-o girando em alta velocidade. 3 .Mais lubrificante com menos água = baixa oxidação com menor refrigeração .Mais água com menos lubrificante = alta oxidação com alta refrigeração Obs. 5 .
20 a 25mm(máx) 10 a 15mm (máx.) 10 a 15mm ( máx.)
.Dimensões padronizadas para amostras Metalográficas Amostras sem embutimento metalográfico:
15 a 20 mm ( máx.) Raio de 3 a 5mm na face de estudo
Amostras para embutimento metalográfico:
10mm ( máx.)
10 a 15mm ( máx.
*Tempo de aquecmento *Lubrificação . *Temperatura de trabalho . evita que amostras com arestas rasguem a lixa ou pano de polimento. apresentam baixa viscosidade.
. metalográfico. boa adesão à amostra e resistência a ação de agentes químicos. contração.À frio : São resinas auto-polimerizáveis. cerâmico e petrográfico. pois além de facilitar o manuseio de peças pequenas.
. *Refrigeração do equipamento .Embutimento
O embutimento da amostra para o ensaio metalográfico é de grande importância. *Pressão de trabalho . mineralógico. *Granulometria .À quente : As resinas para embutimento a quente.
-Precauções : *Quantidade de material . com propriedades químicas e mecânicas para atendimento das mais diversas necessidades de embutimento. . bem como propriedades mecânicas adequadas para aplicações específicas.
1200 (Grana) Mais esforço menor esforço (dependendo do material )
4) Cuidados : Amostra sem embutir : . motorizado ) .Trabalhar com tamanho adequado . automático ) .Manter o esforço no centro da amostra para não criar planos .Meio ( a seco .Lixamento
1) OBJETIVO Eliminar as imperfeições da superfície da amostra (ex. . . rebarbas.320. 5) Precauções : . Amostras embutidas : . . a úmido ) Para a preparação de uma superfície plana.Granulometria correta (sequência) . . isenta de deformações plásticas e mecânicas é necessário um correto lixamento.Operação ( manual . principalmente considerando-se a diversificação de materiais oriundos da moderna tecnologia industrial.Quebrar sempre os cantos vivos .Girar 90o de uma lixa para outra . 2) CONDIÇÕES GERAIS Pode ser de acordo com : . etc. .Arredondar as quinas inferior e superior da baquelite .: oxidação.600.Trabalho ( mecânico .).400.Pressão de trabalho (adequada a lixa e/ou material) . arranhados profundos.800. As lixas são fabricadas com três matérias primas básicas : o grão de mineral abrasivo. o adesivo ( resina ) e o costado ( suporte ) 3) Granulometrias : Mais grossa mais fina 180.
.1000.220.500.Tempo de lixamento .Lubrificação (quantidade) .
ou em lixa de papel com abrasivo de SiC nos 320. 1000 e 1200 por processo úmido. Lixamento em papel de SiC nos 320. utilizando água como lubrificante. Lixas de papel com abrasivo de SiC nos 320. 00. 800 e 100.
6)Limpeza : . impregnadas com parafina dissolvida em querosene (15g de parafina por 250 ml de querosene). 1000 e 1200.Água corrente . 800. 500. Para maior retenção da grafita. recomenda-se utilizar lixas já bastante gastas. Ou lixas de SiC nos 320. 400.Velocidade de trabalho (+/. 1000 e 1200. 1000 e 1200 . impregnadas com parafina dissolvida em querosene (100 g de parafina por 200 ml de querosene).
. 400. 600. Lixas de papel com abrasivo do tipo Esmeril nos 0.. ou lixa de SiC nos 220. 00.Ar comprimido . 400. 600 e 1000 . 320. 000 e 0000. 800. Lixas de SiC nos 220. 000 e 0000 por processo úmido. 500. 800. 600. 500. 1000 e 1200 em água. .
Procedimento para o Lixamento de Metais e Ligas Metálicas MATERIAL SEQÜÊNCIA DE LIXAMENTO Lixamento em disco lapidado ou em lixas de papel com abrasivo do tipo Esmeril no 0.Ultrasom (durante um máximo de 4 minutos) . 500. 320. Lixas de papel com abrasivo do tipo Esmeril nos 0. . 00 e 000. Lixas de SiC nos 220.200 à 400 rpm) . utilizando água como lubrificante. 800.
500.Materiais Ferrosos
Lixas de papel com abrasivo do tipo SiC nos 220. Titânio. Lixas de papel com abrasivo do tipo SiC nos 220.
Molibdênio. Nióbio. 320. 320. 800 e 1000 por processo úmido. Vanádio e Zircônio
. 800 e 1000 por processo úmido. 500. Tântalo.
Mole .Nylon .Óxido de cromo .Trabalho ( mecânico .Operação ( manual . Consistência : . depende principalmente do suporte ( pano ) .Polimento
Deixar a superfície da amostra espelhada e sem nenhum arranhado para posterior análise. . automático ) . Por outro lado.
2) Pode ser de acordo com : . . pois os abrasivos mais utilizados em metalografia são o diamante e o óxido de alumínio. que são opostos. motorizado ) . .Diamante .Seda . .Duro . melhor será a planicidade obtida. Quanto mais macio for o pano. melhor será o grau de acabamento obtido .Óxido de magnésio . com um abrasivo de granulometria conhecida. . numa perda do abrasivo que não tenha sido utilizado completamente. . que será utilizado com esse abrasiuo. 4) Abrasivos : .Veludo . A seleção de um pano de polimento resulta de um compromisso entre os critérios expostos. 3) Tipos de panos : .Feltro . . à seco ) O grau de acabamento e a planicidade que pode ser obtida na preparação de uma superfície de um determinado material.Óxido de alumínio . Quanto mais rígido for o pano. um pano de polimento deve ter alta resistência e durabilidade. e a troca constante do pano de polimento implicaria. inevitavelmente.
.Meio ( à úmido .
Tempo de operação .Quantidade lubrificante/abrasivo .
. . .Querosene . 6) Precauções : . 5) Lubrificantes : .25mm . . . .1mm .0. .Velocidade de polimento (+/. solução . Forma : * Pasta . spray .0.Pressão de trabalho . . . pó .6mm .3mm .Tipo do pano . . Granulometria : .. . .Lubrificante . . .Óleos minerais .Parafina .Granulometria do abrasivo . .Tipo de abrasivo .100 à 150 rpm) .Água . .1mm .Sílica coloidal .Movimentação da amostra .9mm . .
em geral. pode ser de valor. ela apresentará poucos detalhes aparentes da estrutura. O método comum para o desenvolvimento da estrutura cristalina para exame microscópico é o do emprego de um reagente químico. Pinça. Pipetador. Luva plástica. Este efeito é particularmente importante naqueles aços que possuem uma alta taxa de temperabilidade pelo trabalho. é o resultado do severo esforço mecânico e do trabalho a frio durante o polimento.
.1) Ataque para Ensaio Micrográfico O exame posterior de uma superfície bem polida. que rompe a estrutura cristalina da camada mais alta. Secador Água corrente. quer em exame visual (macro). Picete com álcool. a superfície polida deve ser tratada de modo a "tronar visível as partes química e fisicamente distintas e aumentar ou diminuir os contrastes ópticos entre os vários componentes estruturais". convertendo-a em uma camada dura constituída de maior ou menor quantidade de metal amorfo. podem ser estudados. Para obter-se uma visão conveniente dentro da estrutura. Acredita-se que a ausência de estrutura cristalina é devida a uma película metálica extremamente delgada . quer em exame óptico (micro). contudo. Beckers de diversos tamanhos. possibilitando maior entendimento das suas propriedades. uma vez que os defeitos superficiais. que cobre a superfície polida. Se uma amostra convenientemente preparada for examinada ao microscópio antes de atacada pelo reagente.
2) EQUIPAMENTO: • • • • • • • • • Recipiente com a solução de ataque.Ataque
1) OBJETIVO: Revelar a microestrutura e os constituintes da amostra. Esta película. opaca e amorfa. Tal exame. aparentemente. como os aços inoxidáveis.
3) CONDIÇÕES GERAIS 3. não revela traços de suas características estruturais. Algodão. como as partículas não metálicas que não foram polidas durante o polimento.
sendo evidente um contraste de grãos. No caso em que um metal puro está sendo atacado metalograficamente. A ação dessa solução depende da natureza química e estrutural do corpo de prova. Os reagentes. a primeira ação deve ser a remoção completa da camada amorfa. atacam e dissolvem lentamente metal.2) Reagentes para Ataque Metalográfico Estes reagentes são basicamente soluções diluídas de ácidos orgânicos ou inorgânicos. Como foi verificado anteriormente. Nos casos em que uma liga composta de dois ou mais constituintes estruturais estiver sendo atacada. depende da composição e condições estruturais do metal ou da liga. as temperaturas do reagente. em todos os tipos de ataque metalográfico. o que se pode ser chamado um efeito de sombra. cada um diferindo dos outros nessa composição química. Este contraste é devido ao fato de que os planos. enquanto que outras. e a agitação do reagente durante o processo. isto é. Isto permite que certos constituintes fiquem em relevo e produzam. quando observados pelo microscópio. enquanto que o outro permanece sem ser afetado. que são paralelos no mesmo grão.
3. em planos inferiores. o tempo de ataque. para fazer aparecer um desenvolvimento da estrutura. A maneira pela qual o reagente ataca depende do propósito do material. o tempo
. aparecerão escuras. Depois de sua remoção. isto é. fácil de se desenvolver. o ataque químico do reagente não se faz uniformemente em todos os grãos da superfície exposta. a solução de ataque pode então agir vagarosamente e provocar o desenvolvimento da verdadeira estrutura do metal.3) Processo de Ataque Metalográfico O modo de se proceder para se realizar o ataque meetalográfico. Estes fatores são o modo de aplicar o reagente sobre a superfície. exige certa habilidade. ou se ele é de natureza complexa. ou outras soluções de natureza complexa. o reagente é escolhido de modo a ser seletivo em seu ataque. Resulta disto que a velocidade de ataque varia de acordo com a orientação dos grãos na superfície. a natureza química do reagente. mas verifica-se que ele se processa sobre cada grão de um modo seletivo ao longo determinados planos cristalográficos. a seleção final de uma solução. quando existem diversos constituintes diferentes. O resultado é usualmente um ataque parcial e o desgaste de um constituinte. As partes não afetadas aparecerão em cores brilhantes. se ele consiste em um constituinte único no qual todas as partes do metal são exatamente da mesma composição química.Em subseqüente ataque com reagente químico. 3. álcalis. não são necessariamente paralelos aos planos nos grãos vizinhos. Certos fatores devem ser considerados para que os melhores resultados sejam atingidos. atuam do mesmo modo.
Se o corpo de prova for atacado por esfrega da solução. o corpo de prova deve ser completamente lavado sob um jato d'água. não somente porque ela interrompe a ação. mas também porque previne a formação de sais ácidos que desfigurariam a superfície. Tal prática é absolutamente essencial. É difícil dar instruções precisas abrangendo todos os casos. e assim fazemos apenas as seguintes recomendações: Não atacar mais que o necessário para fazer aparecer o detalhe significativo. será suficiente. o corpo de prova deve ser lavado em álcool absoluto para remoção de água. o melhor caminho a seguir é polir novamente a peça. Quando se tornam necessários cuidados especiais. o corpo de prova é mantido na solução por meio de pinças pelo tempo necessário. Quando se usa por imersão na solução. a superfície polida é friccionada rapidamente. permanecerá em condições de trabalho por muitos dias. ou mesmo tempos maiores. e o álcool deve então ser evaporado na corrente de ar de um ventilador.
. pelo tempo necessário. Se o tempo de ataque foi insuficiente. e então proceder a um novo ataque. Em geral. ou enxugamento cuidadoso com um tecido macio. O tempo de ataque depende da estrutura em questão e da ampliação que se deseja na fotografia. de modo que as bolhas de ar aderentes à superfície possam ser eliminadas. e que uma camada de reagente fresco esteja todo tempo em contato com a superfície atacada. de modo que seja removido o reagente e o ataque seja interrompido. com um tufo de algodão que foi saturado com reagente. o tempo de ataque variará de poucos segundos até alguns minutos. Uma limpeza completa sob um jato d'água quente com sua remoção e evaporação por violentas sacudidelas.aproximado do contato entre o reagente e a superfície. até que todos os vestígios do ataque tenham sidos removidos. Um grau de contraste satisfatório para uma micrografia com pequeno aumento é geralmente excessivo para uma melhor definição da estruturas em ampliações muito maiores. ou mesmo semanas se ela for guardada em um secador munido de um conveniente agente contra umidade (cloreto de cálcio ). Depois de decorrido o necessário tempo de ataque. A superfície quando atacada e seca convenientemente. 3. Conforme o reagente escolhido.4) Tempo de Ataque O primeiro fator importante para o ataque correto a um corpo de prova é a seleção do reagente que melhor se adapte à composição química e à condição física do metal. e o segundo é o controle conveniente do tempo de ataque para que se produza um grau de contraste apropriado entre os diferentes componentes da estrutura. a aplicação do reagente para o ataque é feita ou por imersão ou por esfrega. É recomendável que se o movimente constantemente. e a temperatura do reagente.
Não tocar com coisa alguma numa superfície já atacada e fotografá-la logo após o ataque. Jogar álcool na superfície da amostra. Se um corpo de prova for insuficientemente atacado (pouco contraste). Colocar a luva plástica.Desejando-se um alto contraste.
3. O ataque pode ser por meio de fricção. A figuração dos grãos aparece nas regiões onde os deslocamentos cortam a superfície. Atacar a amostra.
Superfície do grão
Figuração cristalina
. O efeito do ataque se faz sentir. Secá-la com secador. mais ecentuadamente. A verificação do ataque e feito através do microscópio. outro posterior. Efetuar a limpeza e guardar os equipamentos utilizados. Após o polimento. imersão. A película que se origina durante o ataque retrai-se quando submetida à secagem. a um ataque já levado a efeito. formando-se estrias orientadas sobre a superfície dos grãos.
COMPORTAMENTO DO ATAQUE
OBSERVAÇÕES O contorno do grão é importante devido a descontinuidade estrutural no reticulado cristalino. A revelação das deslocações depende da área da tensão das diferentes distâncias entre os átomos. por causa das impurezas depositadas na interface. é preferível obtê-lo por meios fotográficos a recorrer a um ataque profundo. é preferível poli-lo novamente no disco acabador e atacá-lo novamente com ácido superpor. pois este ocultará os detalhes mais finos da estrutura.5) Rotina do ataque do corpo de prova • • • • • • • • • •
Verificar se todos os equipamentos estão em ordem. Selecionar a solução de ataque adequado. com o auxílio de uma pinça. lavar a amostra em água corrente com auxílio de um algodão. aspersão. A superfície dos grãos reflete a luz incidente em ângulos diferentes em função dos produtos da reação ou da superfície atacada.
Perlita teor de carbono. Aparecimento de cristais primários e de segregações.Celular
As regiões eutéticas tornam-se visíveis. de aço de baixo teor de carbono. A estrutura diverge da formação primária após deformação mecânica ou tratamento térmico. .Bainita Na obtenção de contraste máximo Na distinção entre Bainita e entre perlita. contôrno de grão. Na revelação dos contornos de Na detecção de carbonetos não grãos dos aços ao silício contendo dissolvidos na Martensita. cementita e ferrita em Perlita fina.Martensita . carboneto livre. Na revelação de limite de grão de Na revelação de paretículas de ferrita nas estruturas de martensita carbonetos no contôrno dos grãos com presença de ferrita. No ataque de aços de baixa liga e Na diferenciação pela coloração aços ao cromo resistentes à ação entre ferrita. martensita e do picral. especialmente quando contém segregações.
Primário ou segregação
Secundário ou microconstituinte
UTILIZAÇÃO DOS REAGENTES DE Nital e Picral NITAL PICRAL Na revelação de contorno dos Na revelação detalhada de : grãos de ferrita em aços de baixo .Martensita revenida . Revelação do campo de deformação próxima às regiões não deformadas. 4% Si.
. como no caso do chumbo e do cobre. composição química e propósito. COMPOSIÇÃO QUÍMICA – São classificadas em não metálicas e metálicas. resultante da entrada de escória juntamente com o metal. nitreto e carboneto. da erosão mecânica do refratário do forno ou do material do molde e de reações químicas entre o refratário do forno e o metal e ou a escória. por extinguir a distribuição uniforme da tensão. às vezes. caso não seja adicionado ao líquido um desoxidante. as inclusões nem sempre são maléficas. a) Exógenas – De origem externa. Como exemplos podem-se citar transformações de óxidos.Inclusões
São pequenas partículas dispersas na matriz metálica. transformações e precipitações que ocorrem dentro de um metal. cujo enxofre nunca é totalmente eliminado na sua elaboração. b) Endógenas – De origem interna e resultantes de reações químicas. a) Desejáveis – Quando são produzidas. ORIGEM – São classificadas em exógenas e endógenas. a fim de fixar o oxigênio do óxido de ferro. para evitar crescimento dos grãos austeníticos dos aços. inclusive a grafita nos aços grafíticos e ferros fundidos. PROPÓSITO – São classificadas em desejáveis e indesejáveis. As inclusões interrompem a matriz metálica e acarretam alta concentração de tensões. que ocorrerão no aço. sulfetos. quanto à origem. As inclusões. fosfetos. como por exemplo. com fim específico. nitretos e carbonetos. propositalmente. cujo gás resultante poderá ficar retido durante a solidificação. como no caso do chumbo e do sulfeto de manganês. são criadas com o fim de impedir que certo tipo de inclusão seja gerada. fosfeto. b) Metálicas – Quando estão sob forma de elemento puro. para formar o sulfeto de manganês e impossibilitar a formação do sulfeto de ferro. CLASSIFICAÇÃO As inclusões podem ser classificadas sob vários aspectos. como é o caso da adição do manganês ao aço. como por exemplo. como no caso do óxido de alumínio. formar a alumina e evitar que se uma ao carbono. Portanto. para proporcionar melhoria da usinabilidade ou. sulfeto. precipitação de cobre e de chumbo. o qual provoca fragilidade a quente ou de impedir a formação de bolhas. a) Não metálicas – Quando estão sob forma combinada como por exemplo: óxido. o alumínio.
porque o enxofre remanescente. como no caso da cementita dos aços comuns. do carboneto de manganês no aço ao manganês e do carboneto de cromo no aço inoxidável. Os carbonetos se formam pela união do carbono com o elemento carbonetante.b) Indesejáveis – Quando surgem não intencionalmente. manganês e de alumínio. por agirem como sítios nucleantes. Os sulfetos são formados. manganês e alumínio existentes ou por serem adicionados como desoxidantes. dissolvido no metal líquido.001%. o movimento atômico intercristalino e tornam o metal mais resistente e menos dúctil. propiciam granulação fina. porque ela não se combina com os elementos do aço. Os nitretos resultam da reação entre o nitrogênio e o ferro. que é cerca de 1.. acarretam alta concentração de tensões e são barreiras ao movimento atômico. porém em teores máximos permitidos e fica em solução na ferrita. como algumas das inclusões se formam no aço. A inclusão de cobre só ocorre.. Os óxido surgem devido à reação do oxigênio. por dificultarem. porque ele não é solúvel no ferro líquido e sólido.4%. alumínio. que é o máximo da sua solubilidade na ferrita à temperatura ambiente. normalmente. e evitando-se a reação do carbono com o oxigênio dissolvido no ferro e consequentemente desprendimento de gases e possibilidade de formação de bolhas e ou porosidades. que só ocorrem. Fe3P. acarretando velocidade de nucleação superior à de crescimento.
. quando o teor de nitrogênio ultrapassa 0.35% desde 400ºC até temperatura ambiente. sobre a matriz ferrítica saturada de fosfeto. resultando os óxidos de silício. as barreiras inibem o crescimento dos grãos. como 0. originando-se os nitretos de ferro. com a formação do eutético fosforoso de partículas de fosfeto de ferro. tamanho. Os fosfetos só ocorrem quando o teor de fósforo é elevado. forma. A impureza fósforo é de difícil eliminação e. todavia é necessário que a sua solubilidade na ferrita exceda o limite máximo. existe nos aços. A inclusão de chumbo existe no aço. precipitando-se na matriz de aço. FORMAÇÃO DE INCLUSÕES NO AÇO Serão abordadas. alumínio ou outro elemento. INFLUÊNCIA As inclusões exercem influencia sobre o metal. porque interrompem a matriz metálica. por impedirem o deslocamento das discordâncias. as tensões localizadas acarretam aumento da energia interna e acelera a cinética das reações. finamente dispersas no líquido. A descontinuidade metálica favorece a fragilidade e a usinabilidade. Por outro lado. por ser impureza difícil de total eliminação.3% a 850ºC e mais ou menos 0. etc. resultando os sulfetos de ferro e manganês. mecanicamente. O efeito das inclusões depende da sua composição. quantidade e distribuição. resumidamente. com o silício. as inclusões.. reage com o ferro e manganês. permanecendo disseminado na matriz de aço. desde que ambos não fiquem em solução.
a resistência ao . como o enxofre tem maior afinidade pelo manganês do que pelo ferro. e. esse sulfeto fica líquido.
. geralmente. quando por exemplo. acarretam propriedades anisotrópicas. que se localiza entre os grãos. evita-se a formação do sulfeto de ferro com adição de manganês ao aço. menor tamanho. indicam os tipos. porém a mais representativa das inclusões mais comuns dos aços é a JK.4%. a usinabilidade. C. etc. acarretando-lhe fragilidade à temperatura ambiente. caso em que favorece a tenacidade. como no caso do chumbo e da grafita. quantidades e distribuição das inclusões. é limitado aos tipos mais comuns de inclusões nos aços. O fósforo fica em solução na ferrita. mais homogeneamente distribuídas e de forma esférica. podem propiciar a formação do eutético fosforoso. endurecendo-a. devido à sua natural não plasticidade e à alta concentração de tensões.. que se solidifica. quando adquire plasticidade. Na elaboração do aço. as impurezas enxofre e fósforo são controladas. elaborada pela Jernkontoret – Associação dos Siderúrgicos Suecos – e adotada pela ASTM – E 45 – 46 T.As propriedades das inclusões estão ligadas à sua composição. Os números indicam quantidade de inclusões por unidade de área a 100x. podendo ser muito duras e frágeis. ou esboroamento quando deformado a essa temperatura ou a superiores.impacto. A influência das inclusões é menos prejudicial às propriedades mecânicas do metal quando em menor quantidade. a coesão entre os grãos austeníticos é afetada e ocorre a ruptura fácil do aço. e que divide as inclusões nos tipos A. por meio desenhos representativos de microtexturas. por não existir carta representativa para todos os tipos e formas de inclusões. não traduz o estado médio do material. por tornar a ferrita sombreada e o aço com granulação grosseira persistentes ao tratamentos térmicos para refiná-lo. Quando o aço é aquecido para ser deformado. causando ao aço maior fragilidade a frio. Vários são as cartas. B. por efeito de trabalho mecânico. pela formação preferencial do sulfeto de manganês. É a conhecida fragilidade à quente. reduzindo sensivelmente a ductilidade e a resistência ao impacto transversal. e a peça fica com menos tendência à fratura por fadiga. porque nestes poderá ocorrer redução da concentração de tensões resultante de deformações plásticas localizadas. Quando alongadas. O efeito maléfico das inclusões é mais acentuado nos materiais duros do que nos moles. Quando segregadas. e D. tamanhos. desdobradas nas séries fina e grossa. 988ºC. acima de 0. para cada série. para evitar seus efeitos perniciosos. aproximadamente. O sulfeto de ferro forma com o ferro um eutético de baixo ponto de fusão. Teores mais elevados como 0. O uso da carta. deformando-se e alongando-se. sendo o 1 designativo de baixa e o 5 de alta porcentagem de inclusões. CARTA PADRÃO São cartas que. Afortunadamente. ou de baixíssimas durezas. formas.1% é identificado. Este sulfeto funde a cerca de 1600ºC e fica disseminado no aço. a 1050ºC e fica intergranular. conhecida como fragilidade a frio. sob a forma de carbonetos e nitretos. afetam mais propriedades do metal e a propensão à ruptura por fadiga. pela ação de trabalho mecânico a quente. por estar líquido. por ser duro. com cinco esboços diferentes e numerados de 1 a 5.
ou alongamento por ação de deformação plástica a quente.De acordo com a origem : endogenas exogenas .Os tipos de inclusões são identificados por meio de ensaio microscópio em corpo de prova polido e sem ataque. O sulfeto de manganês. tem coloração cinzenta-escura.Dissolução por determinados reagentes .Quadro comparativo ( aumento de 100X ) .
Classificação Metalografica de Inclusões .De acordo com o efeito : desejáveis indesejáveis
Características Mecânica ( dureza .Avaliação da coloração
. é côncava. os silicatos são negros e ficam concentrados ou alongados e partidos pelo trabalho mecânica a quente. grupados ou sob a forma de pequenas partículas esféricas.. plasticidade ) Química ( dissolução em determinada solução ) Geométrica ( forma e espessura ) Física ( coloração )
Métodos de indentificação de inclusões via metalografia ótica : . os óxidos de alumínio são escuros e apresentam-se esparçados ou. etc.De acordo com a composição química : metálicas não-metálicas . dendrítica. o sulfeto de ferro é amarelado e a superfície. sob forma poligonal globular. normalmente. comumente.
qualquer que seja o seu grau de dispersão. podendo atingir 65 a 67 Rockwell C. é responsável pela elevada dureza e resistência dos aços de alto carbono.distorção do reticulado. Possui estrutura cristalina ortorômbica.tamanho de grão muito pequeno. é não magnética. apresenta também uma estrutura de grãos poligonais irregulares.5% de carbono. contendo em solução traços de carbono. nos aços comuns. .77% de carbono). apresentará cerca de 65% de perlita. de modo que um aço com 0. Sua elevada dureza é devido a diversos fatores como: . dependendo. As propriedades mecânicas da perlita são.
. entretanto.Microconstituintes
Propriedades dos constituintes dos aços Os constituintes básicos dos aços são : A austenita (do nome do metalurgista inglês Robert – Austen). possui boa resistência mecânica e apreciável tenacidade. consta de uma solução sólida de carbono no ferro gama e apresenta uma estrutura de grãos poligonais irregulares. 75 Kgf/ mm2 (740 MPa). A ferrita (do latim "ferrum") é ferro no estado alotrópico alfa. . A proporção de perlita num aço cresce de 0% para ferro até 100% para aço eutetóide (o. A perlita (nome devido à "nuance" de cores de madrepérola que esse constituinte frequentemente apresenta ao microscópio) é a mistura mecânica de 88. em média. Sua resistividade térmica é consideravelmente mais alta que a dos conglomerados ferrita-cementita. muito dura (na escala Moh's ocuparia aproximadamente o lugar do feldspato). Sua resistência à tração é. assim como pela sua menor ductilidade. na forma de lâminas finas (de espessura raramente superior a um milésimo de milímetro) dispostas alternadamente.67% de carbono. .tensões internas.5% de cementita. possui baixa dureza e baixa resistência à tração. intermediárias entre as da ferrita e da cementita. impedindo o escorregamento. mas excelente resistência ao choque e elvado alongamento.precipitação de particulas submicroscópicas de carboneto de ferro da solução sólida gama e retenção dessas partículas na forma de uma solução sólida supersaturada no reticulado do ferro alfa (formado no esfriamento) onde atuam como espécies de "chavetas". por exemplo. A martensita apresenta um reticulado tetragonal e sua dureza é muito elevada. portanto. A cementita (do latim "caementum") é o carboneto de ferro Fe3C contendo 6. só é estável acima de 727°C. quebradiça. cerca de 28 Kgf/mm2 (270 MPa). do tamanho das partículas de cementita.5% de ferrita e 11.
Não é riscada . é um constituinte formado de pequenos glóbulos de perlita.Chega a riscar o vidro Identificação metalográfica : . varia de aspecto. A ledeburita é um equilíbrio de duas fases: austenita de um lado e cementita (Fe3C) do outro. Nos ferros fundidos brancos.Carboneto de ferro Fe3C . que é formada na temperatura entre 550 e 200°C. sobre um fundo de cementita.7% de carbono e cristais dendríticos de austenita.É a forma estável a temperatura ambiente. que vai desde um agregado de ferrita em forma de pena e carboneto de ferro muito fino. a bainita caracteriza-se pela excelente ductilidade e resistência ao choque. Na parte mais baixa do diagrama TTT.Solução sólida de carbono no ferro alfa .A bainita.É fortemente atraída pelo ímã CEMENTITA .Se apresenta como uma só massa e não mostra subdivisão em grãos . em torno de 450°C. até um constituinte em forma de agulhas com coloração escura (em torno de 200°C) e sua dureza varia de 40 a 60 Rockwell C.Arestas arredondadas . contendo 2% de carbono. Esse eutético cristalizado é constituído de um fundo de cementita com aproximadamente 6.Atacada com picrato de sódio em ebulição se torna escura diferenciando da ferrita.Constituída por finas lamelas justapostas de ferrita e de cementita e que ocorre abaixo de 723oC
.Arranha e deforma-se facilmente .Origina-se na zona crítica .Forma bastonetes ou nódulos . Identificação metalográfica : . por isso apresenta elevada dureza.Possui cor amarelada . forma um abaulamento . Identificação Metalografica FERRITA . acima mesmo de 50 Rockwell C.Agregado mecânico . se apresenta precicpitada .Apresenta-se ao microscópio como grãos brancos com finos contornos pretos .Brilho intenso . PERLITA . com durezas elevadas.
aumentando-se a %C este quadro vai se modificando até se tornar o constituínte principal. verde ou preta. entre outros fatores. dependendo do ataque (reagente e tempo).São envolvidos ou quase.Proporção de ± 1 de cementita para 6 de ferrita .Possui coloração marrom.. aumento de observação e estrutura da perlita . etc.As lamelas são mais ou menos paralelas podendo ser planas. da velocidade de resfriamento e do ângulo segundo o qual o grão de perlita é cortado. . curvas. por rede de ferrita ou cementita .Formas mais comuns lamelas ou granulos .Forma grãos.Em determinadas condições pode apresentar-se sob outras formas Identificação metalográfica : ..Dureza é intermediária entre ferrita e cementita .As lamelas só podem ser vistas com apliações de mais de 200 X . .O afastamento entre elas depende.
.Em aços com baixo carbono se localiza em geral nos contornos da ferrita. ondeadas. ..
Os materiais metálicos.granular .descarbonetada .queimada . apresentam os seguintes tipos de texturas : .martensítica .esferoidizada .acicular ou widmanstatten .reticular .alinhada .bruta de fusão
.encruada .
sulfetos. .solidificação: determinação da morfologia da grafita e da microestrutura dos ferros fundidos em termos gerais. relações estatísticas entre as propriedades mecânicas e o tamanho de grão e fração volumétrica das fases. tamanho e grau de dispersão dos precipitados.precipitação: determinação de fração volumétrica. A metalografia quantitativa é uma ferramenta extremamente útil no estudo de fenômenos metalúrgicos. há mais de uma década estão sendo feitos estudos sistemáticos. modelamento matemático da microestrutura e propriedades mecânicas.recristalização e crescimento de grão: determinação do tamanho e da superfície específica dos grãos cristalizados. após laminação a quente ou tratamento térmico. . . relações estatísticas entre o espaçamento da segunda fase e sua fração em volume como o coeficiente de encruamento do material. dutilidade e propriedades de impacto em função do tamanho de grão ferrítico e fração volumétrica de perlita. alguns exemplos da aplicação desta técnica no estudo de fenômenos metalúrgicos. Tais trabalhos são de fundamental importância. bem como medida da fração recristalizada.transformação de fases: determinação de fração volumétrica e dureza de fases como auxílio na determinação de diagramas TRC ou após a laminação a quente de aços bifásicos. gerando informações que eventualmente podem embaçar o correto dimensionamento de processos industriais. A seguir. particularmente no aso dos aços. . Quanto à caracterização da microestrutura e sua correlação com as propriedades mecânicas. caracterizando a fração em volume e a morfologia das inclusões não metálicas – óxidos.Metalografia Quantitativa Proporção de Fases)
A metalografia quantitativa vem se firmando cada vez mais como uma técnica experimental de grande utilidade tanto no estudo de fenômenos metalúrgicos como na caracterização das microestruturas e sua correlação com as propriedades mecânicas. bem como a natureza e a densidade dos contornos presentes podem atuar de maneira fundamental.bifásico dual phase: caracterização topológica da microestrutura dual. . .inclusões não metálicas: determinação do grau de limpeza do aço. Dentro desta linha de pesquisa há estudos voltados para diversos tipos de aços: . nitretos – que ele possas conter.microligados: relação entre resistência mecânica. As amostras podem ser analisadas em termos de:
. pois não só a dureza e as frações das fases presentes na microestrutura definem a resistência mecânica e a dutilidade do material: a morfologia – ou formato – das fases.
onde a mesma não pode tocar dois pontos da grade. minimizando-se desta forma o erro estatístico produzido.. colocamos o melhor aumento para visualizar a fase. Logo. Essa contagem pode ser feita em fotos ou diretamente no microscópio.
. devido as propriedades estarem ligadas a microestrutura . para que o valor final do parâmetro em estudo tenha significado estatístico. * 1) Na prática.
PRINCÍPIO : Coloca-se uma rede de pontos (grade) sobre a imagem de uma campo de uma amostra metalográfica que está sendo projetada na tela de uma microscópio ótico.Selecione a grade adequada de acordo com a fração estimada da fase avaliada.562
OBJETIVO : Quantificar as partes presentes . com comprimento conhecido. e contando-se o número de pontos coincidentes entre a rede e a fase em estudo. o qual é função grau de flutuação estatística das medidas na microestrutura e da precisão desejada. a distribuíção (muito ou pouco) e a concentração (aberta ou fechada) da fase. Essa linha-teste pode ser um segmento de reta ou um círculo.
Determinação da Fração Volumétrica por Contagem Manual de Pontos segundo a Norma ASTM E . Recomenda-se o uso de círculos quando se quer evitar o efeito da orientação preferencial dos grãos..fração volumétrica de fase . Tamanho de grão da microestrutura – A determinação do tamanho é feita através da sobreposição de uma linha-teste sobre a imagem da microestrutura em estudo e contando-se o número de interseções dos contornos de grão da microestrutura com ela.Estime visualmente o percentual do constituínte ou fase que será contada.
A .tamanho de grão da microestrutura Normalmente a microestrutura varia estatisticamente de um ponto a outro da amostra que está sendo analisada. observamos o tamanho (pequena ou grande). é necessário que ele seja calculado a partir da média de um número mínimo de observações – ou campos metalográficos . Pode-se avaliar a anisotropia analisando a seção normal. B . transversal e longitudinal . A fração volumétrica da fase é calculada a partir da média do quociente do número de pontos total da rede a partir das diversas medidas efetuadas. Fração Volumétrica – A determinação da fração volumétrica de uma fase particular presente na microestrutura é feita através da aplicação de uma rede sobre a imagem da microestrutura.
Obtendo a fração volumétrica parcial. Em caso de dúvida considere sempre como meio .2) Tendo a grade já determinada colocamos um aumento que proporcione boa visualização.Divida o número encontrado no item anterior pelo número total de pontos da grade .Some os resultados. D . 3) Ideal é ter uma grade de 25 e outra de 49 pontos no mínimo. Com o aumento adequado.5 (meio) . geralmente de 100 mm Dividir o resultado em ( mm ) pelo aumento da foto. executamos uma análise linear de número de objetos por tamanho da linha teste . Equação Básica :
NL = LT / P = mm P = número de interseções LT = comprimento da linha teste G ) Número de contagens de 20 à 50 (na prática de 5 à 10) * Começando ou terminando no meio do grão contar 0.5 (meio). e tire a média aritmética x 100 .112
OBJETIVO : Utilizando o método das interseções.Coloque a grade escolhida na tela do microscópio e selecione o aumento a ser utilizado de forma que dois pontos não toque uma mesma fase.
1 ) Análise de uma Fotomicrografia A) B) C) D) E) F) Geralmente uma foto 10 X 15 Ataque deve ser perfeito sem mascarar o grão Os contornos bem definidos O comprimento da linha teste. quando for ponto tríplo considerar 1.Selecione o número de medidas para um intervalo de confiabilidade de 95% O mínimo de campos contados deve ser de 30 (Pode-se na prática executar-se 10) E . F .5 (um e meio) e quando for ponto quadruplo considerar como 2 (dois).Conte e anote o número de pontos da grade que estiverem sobre o constituínte como 1 e os que caírem na interface como 0. obtendo o resultado final em (%)
Determinação do Tamanho de Grão Médio segundo a Norma ASTM E . G . Evitar sempre as polijunções . C . H ) Transformar em cm e entrar na fórmula ASTM
. o tamanho do constituínte deve ser aproximadamente a metade da distância entre os pontos da grade.
01 mm C) Escolher o aumento onde no mínimo 20 pontos se encontre dentro da linha teste (limite da ocular) D) Determinar com a escala micrométrica o tamanho da linha teste para um determinado aumento que deve ser constante E ) Equação básica : Princípio d = LT / P x M
.) Análise com uma Ocular com Linha Teste Impressa (padronizada)
A ) Determinar o diâmetro médio do grão B ) Escolhemos o aumento que melhor nos mostra o contorno de grão e um campo bom para contagem C ) O número de interseções em uma linha deve ser de 20 à 30 pontos D ) O número de medidas deve ser de 10 à 20 E ) Equação básica : d = LT / P x M = ∅ do grão em mm em um campo LT = comprimento da linha teste P = número de pontos contados M = aumento utilizado F ) Tamanho de grão médio (todas as medidas) da amostra TG = Nc / Σ = mm Nc = número de campos obtidos (medidos) Σ = somatório das medidas feitas (pode ser feita por média aritmética) G ) Transformar em cm e entrar na fórmula ASTM
3 ) Análise pelo Método de Determinação da Linha Teste A) Ocular em Cruz
B) Escala Micrométrica 1 / 0.2.
10.3 48.226 0.0056 0.0 .032 0.25 0.32 0. G ) Transformar em cm H ) Cálcular o tamanho de grão pela ASTM segundo a fórmula G = .008 0.36 0.014 0.0028
comprimento médio do intercepto ( mm ) 0.8 138 391 1105 3126 8842 25010 7070 20 x 104 56 x 104 16 x 105 45 x 105 13 x 106 36 x 106
.18 0.16 0.8 62.LT = comprimento da linha teste P = número de intersceptos M = aumento F ) Eliminamos LT e M conforme o item ( D ) transformando na equação seguinte : TG = TMED.011 0.056 0.0040 0.125 0.113 0.0050 0.09 0.04 0. X LT / Σ = tamanho de grão em mm ( ∅ do grão ) TMED.007 0.5 31.0025
grãos / mm2
grãos / mm3
7.64 log d d = TG Tamanho de Grão ABNT / ASTM
∅ médio do grão ( mm ) 0.065 0.045 0.6.020 0.022 0.028 0. = total de campos medidos LT = tamanho da linha teste Σ = somatório (média aritmética) dos valores contados (pontos) na horizontal e vertical .0035 0.75 15.016 0.080 0.0 124 248 496 992 1980 3970 7940 15870 31700 63500 12700
17.010 0.
Entrar com os valores nas fórmulas correspondentes : Para estruturas com ferrita + perlita % C = X .02 + Y . perlita ou cementita. 0.Avaliação do teor de carbono pela micrografia
Métodos : 1 . 0.Por comparação 2 . Executar a leitura no gráfico.Gráfico 3 .
Método Matemático : Avaliar por estimativa.67
. comparação ou por metalografia quantitativa as porcentagens de ferrita. e atacar com nital 3% c) Fotografar com aumento real de 100X Comparar as amostras recozidas ou normalizadas em aumento de 100 X
Método Gráfico : Avaliar por estimativa ou por grade de pontos as quantidades de perlita e ferrita. 0.77 Para estruturas com perlita + cementita % C = X . 6.77 + Y .Matemático Por Comparação : Confeccionar um quadro comparativo : a) Analisar as asmostras previamente para verificação % C b) Preparar as amostras recozidas .
Neste caso. O penetrador é retirado. e para cada ensaio. Para se obter o resultado. O processo consiste em trazer a superfície do material altamente polida e/ou atacada para baixo de uma ponta de diamante. A fórmula é multiplicada por 10 elevado à quarta potência para evitar decimais longas. o ensaio de dureza Vickers consiste em se aplicar.2 Kg. Obviamente. durante um tempo de 15 segundos. A seleção do valor de carga permite ainda a medição da dureza de fases discretas da microestrutura. pelo uso de um microscópio óptico perfeitamente calibrado. tem o aspecto de uma pirâmide. gerando uma impressão regular. O valor da dureza Vickers (HV) é o quociente da carga aplicada F pela área de impressão S : HV = F / S Para a medição da microdureza a amostra preparada é colocada na platina do microscópio. sem deformação e com tamanho adequado para medição através da ocular da máquina. a carga de ensaio é selecionada e então aplicada sobre a área de medição por cerca de 10 a 30 segundos. reto. A dureza assim medida representa um grande auxílio na identificação de fases ou dos mecanismos metalúrgicos que a geraram. quanto maior o valor da carga maior será a impressão produzida. em três facêtas. 104 na qual K representa a microdureza e λ a medida da largura da impressão. isto é expresso pela fórmula : K = λ-2 . sob uma determinada carga. Essas diagonais são medidas através de uma ocular presente na máquina de dureza. o tamanho das duas diagonais da impressão. sob a pressão determinada de 3 gramas.005 a 0. ou até menos.
.Microdureza
Dureza Vickers – Como se sabe. e o valor de dureza é calculado a partir da média das duas diagonais de sua base. que forma um losango regular. O programa requer os seguintes dados: carga utilizada. mede-se com precisão a largura da impressão. A magnitude da carga a ser aplicada no ensaio é função da dureza do material em estudo. assim. formando entre si um ângulo sólido. Assim se verifica que a dureza é inversamente proporcional ao quadrado da largura do corte. que devem ser reveladas previamente através de polimento e ataque metalográfico. A impressão. lapidada com precisão. geralmente trabalhando com cargas que oscilam entre 0. Este método está baseado na resistência que um material oferece à penetração de uma pirâmide de diamante de base quadrada e ângulo entre faces de 136°. sendo o ponto de interseção a ponta de trabalho. O ensaio de dureza é um controle indispensável no exame e seleção de materiais. O método de microdureza Vickers é o mais usado para o estudo das fases de uma estrutura. um penetrador piramidal sobre a superfície polida do material em estudo. o valor da carga tem de ser pequeno – 25 a 50g.
Microdureza ASTM E 384 – A microdureza é a medida da dureza de formações microscópicas ou cristais de metais e seções extremamente delgadas. Matematicamente. para um mesmo material. sob uma carga preestabelecida. e 9 gramas para materiais duros. para os casos comuns. em microns.
fazendo-se então a medição das diagonais da penetração. O resultado obtido desta medição é plotado na fórmula seguinte ou lido diretamente em tabelas. Quando este valor é considerado. A fórmula incluindo o valor de Z é dada como :
HV = 1854 x P Kg/mm 2 2 2 (d -Z )
onde : Z – é o comprimento da aresta em mícrons. que é definido como uma diminuta aresta não maior que 1 micron localizada no vértice da pirâmide de diamante.
. o resultado da medição da microdureza obtida difere ligeiramente da expressão simplificada. sen Q 2 2 Kg / mm 2
Esta fórmula pode ser ainda expressa como :
HV = 1854 x P kg/mm 2 2 d
onde : P – carga aplicada em Kg d – média do comprimento da diagonal em mm Considerando o aspecto matemático deve-se também computar o valor de Z .
HP = 2 P .
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